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磨料气射流微加工玻璃微孔侵蚀的离散元（DEM）分析

磨料气射流；微加工；离散元；冲击侵蚀；微孔

计算力学在工程中的应用 > 计算岩土力学与岩土工程

磨料喷射（Abrasive air-jet, AAJ）微加工已成为在各种工程材料上制造微结构的有吸引力的技术。本文发展了一种基于离散元方法的计算模型，用以研究磨料喷射加工过程中玻璃上微孔的冲蚀过程。结果表明，磨料颗粒的冲击会产生垂直和横向裂纹，从而降低材料的强度，并在随后的冲击中促进材料的去除。通过裂纹扩展和交叉来破坏基材颗粒单元与所有相邻颗粒单元的接触，从而除去材料颗粒。微孔腐蚀结果随颗粒流速的设定参数发生变化。在低流量磨料喷射情况下，微孔底表面形成为凸形。随着粒子流速的增加，由于射流冲击目标工件时粒子分布的变化，微孔底表面从凸形演变为平坦甚至凹形。数值分析表明，在磨料喷射微加工中射流中磨料颗粒分布的变化主要是由于冲击过程中颗粒间的碰撞和停滞效应所致。